3.4.3 Параметри перетворювача частоти

Параметри перетворювача частоти - це коефіцієнти

що встановлюють кількісний зв'язок між струмами і напругою в

схемі перетворювача.

Якщо параметри перетворювача не залежать від навантаження на вході і

виході, то вони називаються внутрішніми, або власними параметрами, якщо

залежать від навантаження - називаються зовнішніми.

Внутрішні параметри:

1. Крутість перетворення S_пр

Визначається при КЗ на 2-2 (мал.3.31),т.е. не залежить від навантаження.

2. Середнє значення вихідної провідності за період U_г(t)

- визначається при КЗ на вході.

3. Середнє значення вхідної провідності за період U_г

Визначається при КЗ на виході.

Зовнішні параметри:

• Коефіцієнт перетворення.

Так як , то

При правильному узгодженні НЄ з навантаженням можна з малою помилкою

вважати:

1. Вхідна провідність У_ВХ G₁₁₀ .

2. Вихідна провідність У_ВИХ G₂₂₀ .

Всі параметри перетворювача залежать від режиму роботи, т. е. від

амплітуди напруги гетеродина.

3.4.4 Простий діодний перетворювач частоти

Мал. 3.33

Принцип роботи

Коливальний контур L₁С₁ створює навантаження на частоті ƒ_с, коливальний контур L₂С₂ створює навантаження на проміжній частоті ƒ_ПЧ. Для інших частот контури створюють нульове навантаження. Таким чином, на діод діє сумарна напруга U_д=U_c+U_r+U_пч. Під дією сумарної

напруги струм діода має складові: постійного струму, гармоніки гетеродина і сигналу і комбінаційні складові (мал. 3.34).

Мал.3.34

Контур L₂С₂ виділяє напруга становлюючої проміжної частотиї ƒ_ПЧ =( ƒ_Г – ƒ_С).

У простій схемі діодного перетворювача частоти у складі струму

діода дуже багато комбінаційних складових. При поганому узгодженні

недостатній фільтрації, неточному виборі режиму роботи частка амплітуди

складових струму діода може минати на вихід, що спотворює сигнал

проміжної частоти. У цьому головний недолік простої діодної схеми

ПЧ.

Параметри

Оскільки діод двополюсник, то його вхідні і вихідні внутрішні

параметри одні і ті ж.

Де – Постійна складова крутизни ВАХ діода.

Крутизна перетворення

Коефіцієнт перетворення ; якщо , тобто

– внутрішній коэфіціент перетворення.

При узгодженому включенні схеми перетворювача з джерелом

сигналу і навантаженням:

(3.26)

Вивід. Параметри діодного ПЧ залежать в основному від крутизни ВАХ

діода, яка у свою чергу залежить від режиму роботи діода.

Режими роботи простого діодного ПЧ

ВАХ напівпровідникового діода має дві ділянки: квадратичний і

лінійний. Залежно від того, на якій ділянці вибрана робоча область

розрізняють два режими роботи діодних перетворень частоти.

а) Робота на квадратичній ділянці (мал. 3.35)

У цьому режимі під дією U_г крутість змінюється лінійно. Тому

при роботі з відсіченням струму функція S(t) є

послідовність косинусоїдальних імпульсів з амплітудою S_max і кутом

відсічення . Для визначення параметрів перетворення в цьому режимі

скористаємося методом Берга.

де і - коефіцієнти розкладання косинусоїдального імпульсу (коефіцієнти Берга).

Звичайна напруга зсуву в діодному ПЧ відсутній, тому =90°

відповідно =0,5; =0,32. Тому

;

При узгодженому включенні

Мал. 3.35

б) Робота на лінійній ділянці

Мал. 3.36

У цьому режимі крутість апроксимованої характеристики НЄ під

дією напруги гетеродина змінюється стрибком. Тому цей режим

часто називають ключовим («ввімкнене» - S_max; «вимкнене» S=0).

Функція крутості має вид послідовності прямокутних

імпульсів. При розкладанні цієї функції в лаву Фурье можна отримати:

За умови великої амплітуди U_mг можна рахувати кут відсічення = /2.

Тоді

Виводи. Діодні перетворювачі частоти мають коефіцієнт

перетворення менше одиниці К_пр<1. =0.36, =0.48.

Переваги діодних ПЧ:

• малий рівень власних шумів;

• відсутнє джерело живлення.